桥梁预应力摩阻试验方法与研究

1、第 9卷 第 19期 2009年 10月 167121819(2009 1925717205科 学 技 术 与 工 程Science Technol ogy and Engineering Vol 19 No 119 Oct . 2009 2009 Sci 1Tech 1Engng 1桥梁预应力摩阻试验方法与研究王 涛 张汉平 钟穗东 (华南理工大学土木与交通学院 摘 要 介绍桥梁预应力摩阻试验内容和方法 , , 针对问题从摩阻试验的测试 技术上进行改进 , , 其可操作性甚佳 、 具有较高的测试精 度 。 。关键词 摩阻损失 千斤顶组 中图法分类号 文献标志码 A2009年 6月 24日收到

2、第一作者简介 :王 涛 (1968 , 男 , 广东广州市人 , 讲师 , 硕士 , 研究方向 :桥梁检测技术 , E 2mail:t w angscut . edu . cn 。 在桥梁预应力钢绞线张拉施工过程中 , 总张拉 力应为控制张拉力与千斤顶内摩阻力 、 钢铰线束与 管道摩阻力 、 锚固端摩阻 (工作锚 、 夹片 及固端喇 叭口摩阻损失力之和 。其中 , 千斤顶的内摩阻力在 校准千斤顶时可确定 ; 锚具产品其张拉的损失率为 可确定数 ; 而钢铰线束与管道摩阻力 、 锚固端摩阻 及固端喇叭口摩阻损失力则需现 场试 验方可 得 到1。 对于后张法预应力混凝土桥梁而言 , 管道摩阻损失是预

3、应力张拉各种损失的主要部分 2。因此 , 在桥梁预应力钢绞线张拉施工中 , 要施加多少 张拉力 , 才能满足设计的要求尤为重要 , 而准确测 定管道摩阻损失 , 是确定施工张拉力的重要依据 。试验的方法和测试的技术是获取高精度试验 数据的手段 。 而在以往的实践中 , 试验方法及技术 的实操难以实现 , 数据准确性难以保证 。可见 , 在 管道摩阻损失试验中 , 改进试验方法和测试技术 , 是提高试验精度 , 减少测试误差的有效途径 。本文 就是针对桥梁的摩阻试验 , 阐述了现场试验方法 , 对桥梁预应力管道摩阻损失试验方法进行改进 , 使 试验方法更趋实际 、 合理 、 准确 。同时 , 文

4、章还总结 了本课题组现场试验的一些做法和经验 , 可为同行 提供借鉴和参考 。1 试验内容和方法1. 1 试验方案预应力摩阻损失包含 :管道摩阻损失 、 喇叭口 损失 、 锚具摩阻损失和工具锚损失等2。为了得到预应力管道摩阻损失 , 就必须剔除喇叭口 、 锚具和 工具锚摩阻损失 。进行现场试验 , 获取现场张拉预 应力摩阻损失 。试验与实际预应力张拉的工况一 样采用液压千斤顶加力 , 预应力摩阻损失量为主 动 、 被动端斤顶的力差3, 4, 所不同是张拉时喇叭口处的工作锚板不装夹片 。喇叭口摩阻损失量可通 过另做试验取得 ; 厂家成型生产锚具可提供锚具摩 阻损失率 。本课题组预应力摩阻损失试验

5、所用的张拉设 备与现场施工时使用的张拉设备完全一致 , 仅是对 长管道而采用多个千斤顶5。为保证试验数据的精度 , 测定张拉力的系统由张拉千斤顶 、 应变式油 压传感器 (CYY111/100型 、 2000标准负荷测量仪 和数据实时采集记录软件 (本课题组研发 组成 , 并 作系统的校准 。这样 , 实现了数据的同步实时采 集 , 数据精度和信息量大大提高 。数据采集系统流 程示意图见图 1。 图 1 1. 2 试验方法 1. 2. 1 摩阻总损失管道两端主 、 6实现 。显然 ,“ 力值 ” 的测试 。对管道长 (钢绞线总伸长量大 摩阻总损失试验 , 法 , 倒顶 ”(力叠加 法 拆卸和安

6、装锚具烦琐 、 耗时的工序 。千斤顶串 联组的摩阻总损失试验示意图见图 2, 现场摩阻总 损失试验图片见图 3 。图 2 摩阻总损失试验示意图图 3 某大跨度桥梁摩阻总损失现场试验图片 试验中 , 采用分多级加载 , 分级记录伸长量和 荷载数据 。数据实时采集记录软件可实现连续加 载 , 电脑自动实时采集数据和绘图 , 同时可随时记 录某一瞬间的荷载 。 经验可知 , 瞬间的荷载 (数值 采集应在主动端荷载处“ 升势 ” 且缓慢平稳阶段进 行 。 每个管道试验重复三次 。 图 4是实时数据采集 记录软件记录的某次现场试验的主动端 、 被动端力 的关系曲线图 , 可以看出 , 在试验过程中只要保

7、证 均匀加载 , 主动端和被动端力之间是呈线性关系 。图 4 主动端 、 被动端力的关系曲线图8175科 学 技 术 与 工 程 9卷 图 5 图 5线图 , 可以看出 , , 摩阻损失 稳定于某个数值 , 此损失率为 13%左右 。 1. 2. 2 锚板和喇叭口摩阻损失锚板和喇叭口摩阻损失试验是预制带喇叭口 的混凝土件在张拉试验台上完成 。施工现场制作 一组适合不同规格锚具带喇叭口的混凝土件 (其预 埋的喇叭口 、 螺旋筋 、 钢筋等和混凝土标号与现场 摩阻试验孔道的完全一致 。试验步骤 、 最大张拉 力与现场摩阻总损失试验方法相同7。图 6为锚板和喇叭口摩阻损失试验示意图及图片 , 图 7

8、为电 脑自动实时采集的主 、 被动荷载关系曲线图 。2 试验数据及分析2. 1 摩阻总损失数据分析某大跨度桥梁 , 多组管道 ( 预应力摩阻 1:该 13%之间 , 且数 , , 平均总损失率表 1 摩阻总损失试验数据 (桥梁 1管道编号预应力 筋束主动端力 /kN被动端力/kN损失力/kN损失率223437103006154301512152从另一座桥梁试验数据表 2分析可知 :该试验 的管道摩阻总损失率在 11%14%之间 , 且数据离 散性 较 小 , 表 明 试 验 数 据 可 靠 , 平 均 总 损 失 率 为 12156%。表 2 摩阻总损失试验数据 (桥梁 2管道编号 预应力筋束

9、主动端力 /kN被动端力/kN损失力/kN损失率713601811861617412121862. 2 锚板和喇叭口摩阻损失数据分析用相同的方法 , 在试验台上进行锚板和喇叭口 摩阻损失试验 。 其实测数据见表 3。917519期 王 涛 , 等 :桥梁预应力摩阻试验方法与研究 表 3 锚板和喇叭口摩阻损失数据表试验序号 锚板孔数 主动端力/kN被动端力/kN损失力/kN损失率 /%,之间 , 锚板孔数越 多 , 损失率偏小 ; , 数据“ 离散 ” 大 , 损 失率也偏大 。3 存在不足与解决途径3. 1 摩阻试验存在的问题以往预应力摩阻现场试验存在的主要问题 : 1 摩阻试验时采用油压表读

10、数 , 测量力值无法 保证试验数据精度要求 。2 采用环型测力计测量 , 有间接 、 滞后等不足 ; 测力计与千斤顶 、 锚具配对等困难 。3 管道为曲线 (大角度 , 各根钢绞线实际受力 不同 , 环型测力计存在有偏压 , 测量数据不稳定 、 不 可靠 。4 管道长 (预应力筋伸长量较大 , 实验采用单 个千斤顶 , 油缸行程不够 , 难以完成试验 ; 如多次重 复 “ 倒顶 ” (力叠加 其拆卸和安装锚具工序非常烦 琐 、 耗时 。5 现场试验环境差 , 主 、 被动端之间有一定的 距离 , 难以实现同步读数 , 数据采集有差异 。 3. 2 解决途径本课题组经过大量现场和室内试验 , 研

11、发的 “ 测力系统 ” 能实现高精度 、 实时 、 多通道同步自动 采集数据 , 同时现场采用千斤顶串联组方法测试 , 能实现无须“ 倒顶 ” , 一次性张拉到位 , 解决了千斤 顶 “ 行程 ” 不够 、 锚具难配套和 “ 倒顶 ” 拆装耗时等问 题 ; 采用应变式油压传感器测力 , 解决了环型测力 计存在的间接滞后 、 偏压情况下测力不准等缺陷 。 4 经验与体会, 本课题组 ,会 , :(千斤顶 、 锚 与管道中心线重合 8, 确保张拉为同轴心受力 , 工作锚不装工作夹片 , 工 具锚安装工具夹片应涂有脱摸油 。2 采用千斤顶串联组方式 , 应尽量选用同型号 规格的千斤顶 。试验前 ,

12、主 、 被动端千斤顶与测力 系统的 “ 校准 ” 要采用串联 、 同步地进行 。3 试验时 , 控制好加油阀 , 加载速度应缓慢 、 均 匀 。 如有异常 , 应立即停止加载 , 查明原因 , 确认无 问题 , 方可继续试验 。4 一般情况下 , 试验加载中途不宜停止 , 应尽 可能一次张拉到试验要求的最大荷载 。否则 , 会出 现主动端荷载减小 , 而被动端荷载增加的现象以及 预应力筋回缩引起的误差等 。5 试验表明 , 随着对同一管道的摩阻试验次数 的增加 , 管道摩阻损失略有所降低 。原因是预应力 筋在管道中经过几次来回“ 走动 ” , 使得二者之间的 接触面逐渐光滑引起的摩阻有所减小所

13、致 910。5 结束语本文提出了桥梁预应力管道摩阻损失试验的 一种新方法 , 与以往的试验方法不同之处 :第一 , 千 斤顶的 “ 校准 ” 采用串联的方式 , 解决了主动端与被 动端千斤顶同步“ 正向 ” 测力差异的问题 ; 第二 , 试 验采用主动端串联多个千斤顶 , 实现一次连续性加 载可以完成试验 , 消除了分级 、 间断张拉或多次重 复 “ 倒顶 ” 造成反向张拉所引起误差的问题 ; 第三 , 本课题组自行研发的 “ 测力系统 ” , 实现了电脑自动 采集数据 , 消除了不同步读数误差问题 , 极大地提 高了试验精度和数据采集量 。这种新方法已在静0275科 学 技 术 与 工 程

14、9卷 载锚具锚固实验和部分大跨度桥梁预应力管道摩 阻试验中得到应用 , 其具有实用性强 、 可靠性高 、 测 量精度高和采集便捷的特点 , 可为同行借鉴之用 。参 考 文 献1 中华人民共和国行业标准 . 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥 涵设计规范 . JTG D62 2004; 北京 :人民交通出版社 , 2000 2 吴建军 . 预应力混凝土箱梁长预应力束孔道摩阻损失的测试 . 福 建建材 , 2007; (3 :49 503 黄伟钊 , 易 锦 , 冯 正 . 客运专线 32阻损失试验研究 . 工程建设 (4 周 鑫 . 3111m缩量的测试 . 桥梁 , :10 11 5 张秋陵 ,

15、肖光宏 . 塑料波纹管曲线预应力束摩阻损失系数的试验 研究 . 重庆交通学院学报 , 2004; (23 :7 86 王永强 , 裴志强 , 徐敏聪 . 预应力混凝土结构用塑料波纹管孔道 摩阻 值的测定 . 中国港湾建设 , 2007; (2 :14 157 李友明 , 郑杰元 , 陈建军 , 等 . 采用塑料波纹管的预应力管道摩阻 试验研究 . 中国测试技术 , 2006; (6 :8 , , .:. . 甘肃科 , 149 152 强 , 何惟煌 , 林志春 , 等 . 后张预应力凝土梁管道摩阻参数 识别与分析 . 公路交通科技 , 2007; (1 :66 68Test W ay and

16、 Research of Br i dge I nheren t Stress Fr i cti on Resistance TestWANG Tao, Z HANG Han 2p ing , ZHONG Shui 2dong, YE J in 2hua(South China University of Technol ogy, School of Civil Engineering and Trans portati on, Guangzhou 510641, P . R. China Abstract This essay intr oduces the method and the c

17、ontent of bridge inherent stress fricti on test . First, it points out the p r oble m s in old bridge inherent stress fricti on test . Then put for ward the i m p r ove ments on test techniques, s o as t o make the test method more p ractical and reas onable . Though validating on the scene, this method has high operability and higher testing accuracy . A t the end of the essay, it concludes the experiences of testing on the scene .Key words bridge inherent stress contr ol stretching f orce fricti on l ost jack gr oup勘误表年 卷 期 页 栏